浅谈土石坝施工的技术要点

浅谈土石坝施工的技术要点

梅冰

核工业井巷建设公司

摘要：由于科学技术的快速发展，在坝工建设工程中，已广泛使用大型高效机器设备，另外，由于新材料、新技术的不断出现，在一定程度上促进了土石坝工程的的发展。本文主要是进一步研究和分析了土石坝施工技术，以推动水利水电工程的快速发展。

关键词：水利；土石坝；施工

土石坝是挡水坝的一种，通过多种方法堆筑而成，通常采用的方法有碾压、抛填等，所采用的原料则以石料、土料或者混合料为主。而根据所选用的原材料，可以将土石坝分为三种类型，即堆石坝、土坝和混合坝。土石坝对于坝基的地质条件要求较低，取材方便、价格低廉，而且坝的结构并不复杂，所以施工较为方便。随着大型高效施工设备的使用，以及施工人数的减少，新材料的选用，防渗结构的优化，使施工所需费用大幅度降低，施工工期逐渐缩短。由此可知，土石坝具有十分广阔的发展前景，目前已经获得了十分广泛的应用，随着科学技术的发展，土石坝的施工工艺也获得了改进和提高，在高土石坝和中低坝的建设中，土石坝工艺发挥了重要的作用。

一、料场规划

在土石坝施工过程中，合理规划和使用料场是一项非常重要的技术，它直接影响着整个坝体的施工质量、施工进程、和工程造价，同时，还与附近的农林业生产息息相关。在施工之前，严格按照施工组织设计，制定总体规划，以及分期开采计划，并勘探所有料场，以确保有次序、有计划地开采各种坝料。

选用料场材料的物理力学性质，应满足坝体设计施工质量要求，勘探中的可供开采量不少于设计需要量的2倍。在储量集中繁荣主要料区，布置大型开采设备，避免经常性的转移；保留一定的备用料场（为主要料场总储量的20%～30%）和近料场，作为坝体合龙以及抢筑拦洪高程用。在料场的使用时间及程序上，应考虑施工期河水位的变化及施工导流使上游水位抬高的影响。供料规划上要近料、上游易淹料先用；远料，下游不淹料后用。含水量高料场夏季用；含水量低料场雨季用。施工强度高时利用近料，强度低时利用远料，平衡运输强度，避免窝工。对料场高程与相应的填筑部位，应选择恰当，布置合理，有利于重车下坡。作到就近取料，低料低用，高料高用；避免上下游料过坝的交叉运输，减少干扰。

充分合理地利用开挖弃渣料，对降低工程造价和保证施工质量具有重要的意义。作到弃渣无隐患，不影响环保。在料场规划中应考虑到挖、填各种坝料的综合平衡，作好土石方的调度规划，合理用料。料场的覆盖剥离层薄，有效料层厚，便于开采，获得率高。减少料物堆存、倒运，作好料场的防洪、排水、防止料物污染和分离。不占或少占农业耕地，作到占地还地、占田还田。

二、土石料开挖运输

在土石坝施工过程中，可使用互相配套的工程机械，按照施工工艺流程进行料场开挖、运输、坝面平料、压实等各工序，即实现综合机械化施工。在大中型土石坝中，特别是在高土石坝中，进行综合机械化施工，不仅可以提高施工技术水平，还可以提高土石坝工程施工效率。

（一）开挖运输方案

坝料的开挖与运输，是保证上坝强度的重要环节之一。开挖运输方案，主要具坝体结构布置特点：坝料性质、填筑强度、料场特性、运距远近、可供选择的机械型号等多种因素，综合分析比较确定。土石坝施工中开挖运输方案主要有以下几种。

1.正向铲开挖，自卸汽车运输上坝

正向铲开挖、装载、自卸汽车运输直接上坝，通常运距小于10km。

2.正向铲开挖、胶带机运输

国内外很多水利水电工程施工中，广泛采用了胶带机运输土、砂石料。如：国内的大伙房、岳城、石头河等土石坝施工，胶带机成为主要的运输工具。

3.斗轮式挖掘机开挖、胶带机运输、转自卸汽车上坝。

4.采砂船开挖、有轨机车运输、转胶带机（或自卸汽车）上坝。

（二）开挖运输机械设备容量确定分期施工的土石坝

应根据坝体分期施工的填筑强度和开挖强度来确定相应的机械设备容量，为了充分发挥自卸汽车的运输效能，应根据挖掘机械的斗容选择具有适当斗容量（或载重量）的汽车。挖掘机装满一车斗数的合理范围应为3～5斗，通常要求装满一车时间不超过3.5～4min，卸车时不超过2min。

（三）土料压实

1.土料压实特性

土料压实特性，与土料自身的性质，颗粒组成情况、级配特点、含水量大小以及压实功能等有关。

2.土石料的压实标准

土料压实得越好，物理力学性能指标就越高，坝体填筑质量就越有保证。但土料过分的压实，不仅提高了压实费用，而且会产生剪力破坏，反而达不到应有的技术经济效果。可见对坝料的压实应有一定的标准，由于坝料性质不同，因而压实的标准也各异。

（四）坝体填筑

在验收合格土石坝的基础处理、隐蔽工程、和坝基开挖后，便可进行开坝体填筑施工。坝体填筑包括压实、卸料、质检、平料等基本作业，还包括刨毛、洒水、处理接触缝、清理坝面等辅助作业。

坝面流水作业包括以下内容：

1.坝面流水作业：土石坝填筑必须严密组织，保证各工序的衔接，通常采用分段流水作业。

2.组织流水作业原则

1）流水作业方向和工作段大小的划分，要与相应高程的坝面面积相适应，并满足施工机械正常作业要求。宽度应大于碾压机械能错车与压实的最小宽度，或卸料汽车最小转弯半径的2倍，一般为10～20m；长度主要考虑碾压机械的作业要求，一般为40～100m。其布置形式（A.垂直坝轴线流水；B.平行坝轴线流水；C.交叉流水）。

2）坝体填筑工序，按基本作业内容进行划分（辅助作业可穿插进行，不过多占用基本作业时间），其数目与填筑面积大小、铺料方式、施工强度和季节等有关。一般多划分为铺料和压实2个工序；也有划分为铺料、压实、质检3个工序或铺料、平料、压实、质检4个工序。为保证各工序能同时施工，坝面划分的工作段数目至少应等于相应的工序数目；在坝面较大或强度较低的情况下，工作段数可大于工序数。

3）完成填筑土料的作业时间，应控制在一个班以内，最多不超过一个半班，冬夏季施工为防止热量和水分散失，应尽量缩短作业循环时间。

4）应将反滤料和防渗料的施工紧密配合，统一安排。

三、卸料及平料

（一）自卸汽车卸料

1.土料，即汽车卸料方向向前进展，一边卸料，推土机也随即平料，交替作业，汽车在刚平好的松土上行驶，重车行驶坝面路线应尽量不重复。

2.砂砾料，一般粒径较小，推土机很容易在料堆上平土，因此，可采用常规的后退法卸料，即汽车卸料方向后退扩展。

3.堆石料，可采用进占法卸料，推土机随即平料，这样大粒径块石易推至铺料前沿的下部，细部粒料填人堆石体上部的空隙，使表面平整，便于车辆通行。

（二）胶带机上坝布置及卸料

1.上坝布置：上坝胶带机应根据地形、坝长、施工场地具体条件、运输强度以及施工分期等因素进行布置。布置方式主要有：岸坡式布置；坝坡式布置。

2.胶带机坝面卸料：与铺土厚度或压实工具有关，可适用于粘性土、砂砾料、砂质土。

四、碾压方法

根据工程实践经验，碾压机械行驶速度大小，对坝料（如粘性土）压实效果有一定的影响，各种碾压机械的行驶速度，一般应通过试验确定。自行式碾压机械的行驶速度以1～2档为宜。羊脚碾、气胎碾可采用进退错距法或转圈套压法两种。

五、反滤层施工

反滤层的填筑方法被划分为三类，一是档板法；一是削坡体；一是土、砂松坡接触平起法，该方法适应非常广泛，其优势是：填筑强度高，适应机械化施工，而且可同时进行坝壳料、防渗体、反滤料填筑施工。由于防渗体土料和反滤层填筑的次序和搭接形式不同，该方法又分为两种，即先砂后土法和先土后砂法。土砂间犬牙交错的现象是这两种方法中都会出现的一个问题。在设计反滤料厚度时，可忽略犬牙厚度，反滤料通常不伸入心墙内，以免过多削弱防渗体的有效断面。各种材料的休止角决定了犬牙大小，将犬牙交错带控制在1.5～2倍的铺土厚度之内。

在各实例工程中，已经实际运用了这些施工方法，人们非常重视土石坝施工技术在土石坝施工中的应用。为了进一步完善和改进土石坝施工技术在实际施工中的运用，我们必须认真分析进而研究各个环节的施工技术，以提高工程施工水平和施工质量。